2012计算机三级考试网络技术笔试重点2
第二章 网络技术基础
本章约7个选择题和3个填空题，约13分，都是基本概念
分析：主要掌握几个问题：1、计算机网络的分类：按传输技术和覆盖范围、规模。2、基本的拓扑结构：总线型、树型、环形和星型。3、数据传输速率和误码率的概念，如：奈奎斯特定理和香农定理。4、一个网络协议的三要素：语法、语义和时序。5、ISO/OSI参考模型、TCP/IP模型。
2．1计算机网络的形成与发展
计算机网络形成与发展大致分为如下4个阶段：
1．第一个阶段可以追述到20世纪50年代。2．第二个阶段以20世纪60年代美国的APPANET与分组交换技术为重要标志。
3．第三个阶段从20世纪70年代中期开始。4．第四个阶段是20世纪90年代开始。
2．2计算机网络的定义（广义定义计算机通信网络、资源共享的观点和用户透明性观点定义分布式计算机系统）
1．计算机网络的定义：以能够相互共享资源的方式互连起来自治计算机系统的集合。计算机网络的基本特征：资源共享。
2．表现特征：①计算机网络建立的主要目标是实现计算机资源的共享。
②是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机”。我们判断计算机是否互连成计算机网络，主要是看它们是不是独立的“自治算机”。
③连网计算机之间的通信必须遵循共同的网络协议。
2．2.2计算机网络的分类
1．广播式网络（通过一条公共信道实现）和点--点式网络（通过分组存储转发实现）。采用分组存储转发与路由选择是点-点式网络与广域网络的重要区别之一。
2．按覆盖地理范围和规模分：局域网（LAN）、广域网(WAN)、城域网(MAN)、
一、广域网的通信子网采用分组交换技术，利用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网互联。早期计算机网络结构实质上是广域网的结构。
广域网的功能：数据处理与数据通信。早期广域网从逻辑功能上可分为：资源子网与通信子网。
资源子网负责全网的数据处理，向网络用户提供各种网络资源与网络服务。主要包括主机和终端。主机通过高速通信线路与通信子网的通信控制处理机相连接。终端是用户访问网络的界面。
通信子网由通信控制处理机、通信线路与其他通信设备组成，完成网络数据传输、转发等通信处理任务。通信控制处理机在网络拓扑结构中被称为网络节点。通信线路为通信处理机之间以及通信处理机与主机之间提供通信信道。
广域网的特点和主要技术：1．适应大容量与突发性通信的要求；2．适应综合业务服务的要求；3．开放的设备接口与规范化的协议；4．完善的通信服务与网络管理。
代表性技术：X．25网：公用分组交换网、FR、SMDS、B-ISDN、N-ISDN、 帧中继：光纤 ATM：异步传输模式 用于多媒体
二、广域网扩大了资源共享的范围，局域网增强了资源共享的深度。局域网的特点和主要技术。
覆盖有限的地理范围；高数据传输率；一般一个单位所有，比较容易使用和维护。
主要技术：以太网、令牌总线、令牌环网
分类：按介质访问控制方法分为共享局域网与交换局域网两种，按使用传输介质类型分有线介质局域网和无线介质局域网。
三、城域网的特点和主要技术
（5）早期的城域网产品主要是光纤分布式数据接口(FDDI，其协议是802.3与802.5)。
（6）各种城域网建设方案有几个相同点：传输介质采用光纤，交换接点采用基于IP交换的高速路由交换机或ATM交换机，在体系结构上采用核心交换层，业务汇聚层与接入层三层模式。城域网MAN介于广域网与局域网之间的一种高速网络。
特点：1．几十公里范围内 2．用于连接局域网
现代网络结构的特点：微机通过局域网连入广域网，局域网与广域网、广域网与广域网的互联是通过路由器实现的。路由器是网络中最重要的部分。
2．2.3计算机网络拓扑构型
1．定义：计算机网络拓扑是通过网中结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映出网络中各实体间的结构关系。主要是指通信子网的拓扑构型。拓扑设计是计算机网络的基础，对网络性能、系统可靠性、通信费用有重大影响
2．分类：①点-点线路通信子网的拓扑：星型，环型，树型，网状型。
②广播式通信子网的拓扑：总线型，树型，环型，无线通信与卫星通信型。
2.2.4、数据传输率和误码率（描述计算机网络中数据通信的基本技术）描述数据通信的基本技术参数有两个：数据传输率与误码率
1．数据传输率的定义：在数值上等于每秒钟传输构成数据代码的二进制比特数,单位为比特/秒(bit/second),记作bps.对于二进制数据,数据传输速率为:S1/T(bps),其中,T为发送每一比特所需要的时间.
2．带宽与数据传输率的关系：
⑴奈奎斯特（Nyquist）准则：信号在有限带宽、无噪声的信道中传输时,对于二进制信号的最大数据传输率Rmax与通信信道带宽B（B=f，单位是Hz）的关系可以写为： Rmax=2*f(bps)
⑵香农定理：香农定理则描述了有限带宽;有随机热噪声信道的最大传输速率与信道带宽;信号噪声功率比之间的关系.
在有随机热噪声的信道上传输数据信号时，数据传输率Rmax与信道带宽B，信噪比S/N关系为： Rmax=B×log2（1+S/N）
其中：B为信道带宽，S为信号功率，n为噪声功率。
3．误码率：误码率是二进制码元在数据传输系统中被传错的概率，在数值上近似等于Pe=Ne/N（传错的码元数除以传输的二进制码元总数）
(1)误码率应该是衡量数据传输系统正常工作状态下传输可靠性的参数.
(2)对于一个实际的数据传输系统,不能笼统地说误码率越低越好,要根据实际传输要求提出误码率要求;在数据传输速率确定后,误码率越低,传输系统设备越复杂,造价越高.
(3)对于实际数据传输系统,如果传输的不是二进制码元,要折合成二进制码元来计算.
(4)差错的出现具有随机性,在实际测量一个数据传输系统时,只有被测量的传输二进制码元数越大,才会越接近于真正的误码率值.
2.3、分组交换技术的基本概念
在早期广域网的通信子网数据交换方式中，可以采用的方法有两类：电路交换、储存转发交换。存储转发交换又分报文存储转发交换（报文交换）与报文分组存储转发交换（分组交换）。
电路交换的通信过程：线路建立阶段、数据传输阶段、线路释放阶段。
报文分组存储转发交换又分数据报和虚电路两种。虚电路是传输分组时建立逻辑连接，有虚电路建立、数据传输、虚电路拆除三个阶段。
2．4、网络体系结构与网络协议的基本概念
2.4.1、网络协议是为网络数据传递交换而指定的规则，约定与标准。由三部分组成：(1)语法,即用户数据与控制信息的结构和格式； (2)语义,即需要发出何种控制信息,以及完成的动作与做出的响应； (3)时序,即对事件实现顺序的详细说明。
2．将计算机网络层次模型和各层协议的集合定义为计算机网络体系结构，（体系结构是抽象的，而实现是具体的，是能够运行的一些硬件和软件。）。第一个为IBM的系统网络体系结构SNA。
3．计算机网络中采用层次结构的好处：①各层之间相互独立；②灵活性好；③各层都可以采用最合适的技术来实现，各层实现技术的改变不影响其他各层；④易于实现和维护； ⑤有利于促进标准化
2.4.2、ISO开放系统互连参考（OSI）模型：实现开放系统环境中的互联性、互操作性和应用的移植性。在OSI中，采用分层的体系结构方法将整个庞大而复杂的问题划分为若干个容易处理的小问题，采用了三级抽象，既体系结构，服务定义，协议规格说明。实现了开放系统环境中的互连性、互操作性、与应用的可移植性
①划分层次的原则是:(1)网中各结点都有相同的层次。 (2)不同结点的同等层具有相同的功能。 (3)同一结点内相邻层之间通过接口通信。(4)每一层使用下层提供的服务,并向其上层提供服务。 (5)不同结点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。
②OSI七层：
⑴物理层：主要是利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接，以便透明的传递比特流。（网卡、集线器）
⑵数据链路层：分为MAC和LLC，在通信实体之间建立数据链路连接，传送以帧为单位的数据，采用差错控制，流量控制方法。（网卡、交换机）
⑶网络层：通过路由算法，为分组通过通信子网选择最适当的路径。实现路由选择、拥塞控制和网络互连功能，使用IP协议（路由器）
⑷传输层：是向用户提供可靠的端到端服务，透明的传送报文。，最关键的一层。可以认为使用TCP和UDP协议
⑸会话层：组织两个会话进程之间的通信，并管理数据的交换。使用NETBIOS和WINSOCK协议
⑹表示层：处理在两个通信系统中交换信息的表示方式。
⑺应用层：应用层是OSI参考模型中的最高层。确定进程之间通信的性质，以满足用户的需要。
2.4.3、TCP/IP参考模型
⑴特点：①开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统；②独立于特定的网络硬件；③统一的网络地址分配方案；④标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。
⑵TCP/IP参考模型的分类：应用层，传输层(端－端通信)，互连层(报文分组、路径、拥塞)，主机-网络层。
⑶TCP/IP参考模型和OSI模型的对应关系：
1应用层-应用层、表示层、会话层 2传输层-传输层 3 互联层-网络层 4主机网络层-数据链路层、物理层
⑷TCP/IP参考模型各层次的功能和协议
①互连层：主要是负责将源主机的报文分组发送到目的主机，源主机与目的主机可以在一个网上，也可以不在一个网上。
功能：1．处理来自传输层的分组发送请求。2．处理接受的数据报。3．处理互连的路径、流控与拥塞问题。
②传输层：主要功能是负责应用进程之间的端到端的通信。定义了传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP。TCP协议是面向连接的可靠的协议；UDP协议是无连接的不可靠协议。
③应用层：包括所有高层协议，协议分为:
1．一类依赖于面向连接的TCP：文件传送协议FTP、电子邮件协议SMTP以及超文本传输协议HTTP。
2．一类是依赖于无连接的UDP协议：简单网络管理协议SNMP;简单文件传输协议TFTP。
3．另一类既依赖于TCP协议，也可以依赖于UDP协议：域名服务DNS等
还包括：网络终端协议TELNET;路由信息协议;RIP网络文件系统NFS.
④主机-网络层：负责通过网络发送和接受IP数据报。包括各种物理协议。
2.5互联网应用的发展
1．搜索引擎（运行在WEB上的应用软件系统）技术
2.播客与博客技术：
播客是基于互联网的数字广播技术之一。播客录制的是网络广播或类似的网络语音广播节目，用户可以将网上的广播节目下载到自己的随身听，同时用户也可以自己录制节目在网上与他人分享。分三类：传统广播节目的播客、专业播客提供商和个人播客。世界上第一个专业播客网站是亚当.利科的“每日源代码”，我国第一个专业播客是“土豆网”。
播客技术带来的变化：使广播从单纯的语音向语音和视频结合的方式，听众成为主动参与、增强主动性和互动性；不限时；个人可制作
播客（blog）既网络日志网志，是以文章形式在互联网上实现信息共享。分4类:以个人的记事、表达、为主的个人博客；以共同关心一类问题的人或团体组成的博客社区；以学术专题讨论为主形成的关于技术研讨或知识研究所的博客社区；以新闻实时发表、转载与评论的博客社区。
3.网络电视：是通过宽带IP网络传播的，可以实现与用户的互动点播，同时也可以方便地将电视服务可WWW、EMAIL以及其他互联网技术结合起来。推进“三网结合”是指宽带通信网、数字电视网和下一代互联网。
4.P2P技术应用：文件共享、多媒体传输、即时通信（典型应用）、数据存取、协同工作、P2P搜索以及P2P分布式计算。
2.6、无线网络的研究与应用
宽带无线接入技术IEEE802.16，分移动接入和固定接入；
无线局域网IEEE802.11， 4个应用领域：作为传统局域网的扩充、建筑物间互联、漫游访问与特殊网络；按采用的传输技术分红外线、扩频和窄带微波
蓝牙技术IEEE802.15，是无线自组网技术的一种应用，具有自组能力；
2.6.4无线自组网是一种自组织、对等式、多跳的无线移动网络，又称移动Ad hoc网络，是在分组无线网的基础上发展起来，是由一组用户组成、不需要基站的移动通信模式。发展趋势：无线传感器网络和无线网格网。
2．7典型的计算机网络
1、20世纪80年代，ARPANET成为Internet的主干网；1990年ANSNET与NSFNET连通把ARPANET替代，ANSNET成为Interner的主干网。
2、NSFNET是第一个采用TCP/IP协议的广域网，采用的是一种层次结构，可以分为主干网，地区网与校园网，ANS于1990年接管NSFNET。
3.Internet。4、Internet2的初始运行速率可达10Gbps.由UCAID建立，Internet2在网络层运行的是IPv4，同时也支持IPv6业务。
2.8网络计算、研究与应用的发展
一、网络计算的概念
分类：1.移动计算机网络 2.网络多媒体计算 3.网络并行计算 4.存储区域网络计算
二、移动计算网络的研究和应用
1．概念：它是将计算机网络和移动通信技术结合起来，为用户提供移动计算的计算环境和新的计算模式，其作用是在任何时候都能够及时、准确地将信息提供给在任何地理位置的用户。移动计算包括移动计算网络和移动Internet。无线传输介质为移动计算网络提供物理网接口。无线局域网是实现移动计算机网络的关键技术之一。
2．分类：①移动计算网络→无限局域网（WLAN）和ADHOK网络→WAP协议和移动IP技术 ②移动Internet
三、多媒体网络的研究和应用
1．概念：是指能够传输多媒体数据的通信网络。多媒体网络需要支持多媒体传输所需要的交互性和实时性要求。
2．网络视频会议：是一种典型的网络多媒体系统。分类：一对一、一对多、多对一、多对多
4．多媒体网络应用对数据通信的要求：①高传输带宽要求②不同类型的数据对传输的要求不同；③网络中的多媒体流传输的连续性与实时性要求；④网络中多媒体数据传送的低时延要求⑤网络中的多媒体传输同步要求⑥网络中的多媒体的多方参与通信的特点。
5．改进传统网络的方法是：增大带宽与改进协议。增大带宽可从传输介质和路由器性能两方面入手。改进协议主要表现在支持IP多播、资源预留协议、区分服务与多协议标识交换等方面。
四、并行网络计算的研究和应用
1．网络并行计算是使用多个CPU或者计算机来协同工作的计算模式，根据其组建思想和实现方法可以分为：机群计算和网格计算
机群系统的分类:按应用目标可分为：高性能机群与高可用性机群。按组成机群的处理机类型分：PC机群、工作站机群、对称多处理器机群。按处理机的配置分为：同构型机群和非同构型机群。